DE68902373T2 - DEVICE FOR REGULATING THE FUEL-AIR RATIO FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES. - Google Patents
DEVICE FOR REGULATING THE FUEL-AIR RATIO FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES.Info
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Regelung des Brennstoff/Luft-Verhältnisses für Brennkraftmaschinen, in dem eine Sauerstoffdichte in den Abgasen einer Brennkraftmaschine mittels eines Sauerstoffdichtesensors (nachfolgend als "O&sub2;-Sensor" bezeichnet) erfaßt wird, wobei ein Brennstoff/Luft-Verhältnis eines Gasgemisches, das der Brennkraftmaschine zugeführt wird, einer Rückkopplungs- Regelung z.B. einem theoretischen Brennstoff/Luft-Verhältnis oder dergleichen unterliegt.The invention relates to a device for controlling the fuel/air ratio for internal combustion engines, in which an oxygen density in the exhaust gases of an internal combustion engine is detected by means of an oxygen density sensor (hereinafter referred to as "O₂ sensor"), wherein a fuel/air ratio of a gas mixture supplied to the internal combustion engine is subject to feedback control, e.g. a theoretical fuel/air ratio or the like.
Aus der Druckschrift EP-A-0 182 073 ist ein Verfahren zum Regeln der Schmutzreduzierung eines Gasmotors bekannt, in dem sich der automatische Regelungsprozeß zum Reduzieren der in den Abgasen enthaltenen Schmutzstoffe an abgefragten Referenzpunkten orientiert, an denen λ gleich 1 ist, und das Brennstoff/Luft-Verhältnis in einem bestimmten Regelschritt nach Erfassung dieses Punktes um einen vorgegebenen Betrag angereichert wird. Nachfolgend wird das Augenblickspotential der Sonde (Sauerstoffsensor) gemessen und in einem Speicher abgelegt, wobei dieses Potential die Ausgangsspannung des Sauerstoffsensors darstellt, wenn Stöchiometrie erreicht ist. Dieser abgespeicherte Wert wird dann von einer automatischen Regelschaltung als Setzpunkt verwendet, die ein Stellglied zum Einstellen des Brennstoff/Luft-Verhältnisses steuert, damit die Ausgangsspannung des Sauerstoffsensors an diesem Punkt konstant gehalten wird; dabei wird kontinuierlich das Brennstoff/Luft-Verhältnis abgefragt und hierzu entsprechende Signale erzeugt. Der Regelprozeß, der von einem Mikroprozessor an den die Signale abgegeben werden, ausgeführt wird, reagiert sofort auf jegliche Änderungen in den Arbeitsbedingungen des Gasmotors.From the publication EP-A-0 182 073 a method for Control of pollution reduction of a gas engine in which the automatic control process for reducing the pollutants contained in the exhaust gases is based on sampled reference points at which λ is equal to 1, and the fuel/air ratio is enriched by a predetermined amount in a certain control step after this point has been detected. The instantaneous potential of the probe (oxygen sensor) is then measured and stored in a memory, this potential representing the output voltage of the oxygen sensor when stoichiometry is reached. This stored value is then used as a set point by an automatic control circuit which controls an actuator for adjusting the fuel/air ratio so that the output voltage of the oxygen sensor is kept constant at this point; the fuel/air ratio is continuously sampled and corresponding signals are generated. The control process, which is carried out by a microprocessor to which the signals are sent, reacts immediately to any changes in the operating conditions of the gas engine.
Ferner ist aus der Druckschrift GB-A-2 064 170 ein automatisches Abgasemissions-Regelsystem für das Kompensationsregeln verschiedener Sauerstoffsensorausgangssignale bekannt. Das Abgasemissions-Regelsystem enthält Einrichtungen zum Regeln eines dem Motor zugeführten Brennstoff/Luft-Gemisches in Abhängigkeit von einem elektrischen Ausgangssignal des Sauerstoffsensors, Einrichtungen zum Messen und Speichern des Ausgangssignals für ein fettes Brennstoff/Luft-Gemisch und zum Vergleichen dieses Ausgangssignals mit einem Signal, eines vorher erhaltenen fetten Brennstoff/Luft-Gemisches, und eine Einrichtung zur Ausgleichsregelung des Brennstoff/Luft-Verhältnisses für jede Differenz zwischen dem zuletzt gemessenen Ausgangssignal mit fettem Brennstoff/Luft-Verhältnis und einem vorher gemessenen Ausgangssignal mit fettem Brennstoff/Luft-Verhältnis. Durch Vergleich des Sauerstoffsensorausgangssignals, das dann maximal ist, wenn das Brennstoff/Luft-Verhältnis fett ist, mit einem vorher erhaltenen Ausgangswert, der einen Referenzwert darstellt, können Änderungen im Ausgangssignal aufgrund der Alterung in der Brennstoff/Luft-Verhältnisregelung erkannt und dementsprechend kompensiert werden, um andauernd eine genaue Regelung des Brennstoff/Luft-Verhältnisses durchzuführen. Die Kompensation erfolgt durch Abändern des Referenzsignals entsprechend den Änderungen im letzten gemessenen Sensorausgangssignal mit fettem Gemisch vom vorhergehend gemessenen Sensorausgangssignal mit fettem Gemisch.Furthermore, from the document GB-A-2 064 170 an automatic exhaust emission control system for compensating control of various oxygen sensor output signals is known. The exhaust emission control system includes means for controlling a fuel/air mixture supplied to the engine in dependence on an electrical output signal of the oxygen sensor, means for measuring and storing the output signal for a rich fuel/air mixture and for comparing this output signal with a signal of a previously obtained rich fuel/air mixture, and means for compensating control of the fuel/air ratio for any difference between the last measured rich fuel/air ratio output signal and a previously measured Rich air/fuel ratio output signal. By comparing the oxygen sensor output signal, which is maximum when the air/fuel ratio is rich, with a previously obtained output value that is a reference value, changes in the output signal due to aging in the air/fuel ratio control can be detected and compensated accordingly to continuously perform accurate air/fuel ratio control. Compensation is performed by changing the reference signal according to changes in the last measured rich sensor output signal from the previously measured rich sensor output signal.
Das wiederholte Ersetzen der abgespeicherten einzelnen Referenzwerte, die vorher durch die wahre Ausgangsspannung des Sauerstoffsensors mit fettem Gemisch erhalten wurde, definiert jedoch lediglich eine neue charakteristische Kurve, die den augenblicklichen Zustand des Sauerstoffsensors in einer bestimmten Arbeitsbedingung darstellt. Folglich wird die nichtlineare Beziehung zwischen der Abweichung des Brennstoff/Luft-Verhältnisses und dem vom Sauerstoffsensor erzeugten Ausgangssignal nicht in Betracht gezogen, wenn ein Regelprozeß durchgeführt wird, und das Regeln des Brennstoff/Luft-Gemisches wird mit weniger Genauigkeit durchgeführt, obwohl eine bestimmte Kompensation für das Altern des Sauerstoffsensors stattgefunden hat.However, repeatedly replacing the stored individual reference values previously obtained with the true output voltage of the rich oxygen sensor merely defines a new characteristic curve representing the instantaneous state of the oxygen sensor in a certain working condition. Consequently, the non-linear relationship between the deviation of the fuel/air ratio and the output signal generated by the oxygen sensor is not taken into account when a control process is performed, and the control of the fuel/air mixture is performed with less accuracy even though a certain compensation for the aging of the oxygen sensor has taken place.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Regelung des Brennstoff/Luft-Verhältnisses für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, die eine befriedigende Regelpräzision für ein gewünschtes Brennstoff/Luft-Verhältnis gewährleistet, ungeachtet einer auftauchenden Änderung in der Ausgangscharakteristik des Sauerstoffdichtesensors aufgrund dessen Verschlechterung oder dergleichen.The invention is therefore based on the object of creating a fuel/air ratio control for an internal combustion engine which ensures a satisfactory control precision for a desired fuel/air ratio, regardless of an emerging change in the output characteristic of the oxygen density sensor due to its deterioration or the like.
Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Vorrichtung zur Regelung des Brennstoff/Luft-Verhältnisses für Brennkraftmaschinen bestehend aus einem Sauerstoffdichtesensor, der sich in einem Abgassystem des Motors befindet, zum Erfassen einer Sauerstoffdichte in einem Abgas des Motors und zum Erzeugen eines Signals gemäß einem wahren Brennstoff/Luft-Verhältnis eines dem Motor zugeführten Gasgemisches; einer Speichervorrichtung zum Speichern einer fest vorgegebenen Beziehung zwischen einer Abweichung des Brennstoff/Luft-Verhältnisses des wahren Brennstoff/Luft- Verhältnisses von einem ganzen Bereich eines gewünschten Brennstoff/Luft-Verhältnisses und einem ganzen Bereich eines Sauerstoffdichtesensorausgangssignals, wobei die Beziehung hinsichtlich einer Ausgangscharakteristik des Sauerstoffdichtesensors entsprechend dem wahren Brennstoff/Luft- Verhältnis des Gasgemisches bestimmt wurde; Brennstoff/Luft- Verhältnis-Abweichungs-Bestimmungsvorrichtung zum Bestimmen der Brennstoff/Luft-Verhältnis-Abweichung entsprechend dem wahren Ausgangssignal des Sauerstoffdichtesensors basierend auf der in der Speichervorrichtung abgespeicherten Beziehung; Regel-Variable-Setzvorrichtung zum Setzen einer Brennstoff/Luft-Verhältnis-Regel-Variable gemäß der Brennstoffe/Luft-Verhältnis-Abweichung, die durch die Brennstoff/Luft- Verhältnis-Abweichungs-Bestimmungsvorrichtung bestimmt wurde; Brennstoff/Luft-Verhältnis-Regel-Vorrichtung zum Regeln eines Brennstoff/Luft-Verhältnisses eines dem Motor zugeführten Gasgemisches in Richtung eines gewünschten Brennstoff/Luft-Verhältnisses entsprechend der durch die Regel- Variable-Setzvorrichtung gesetzte Regelvariable; charakteristische Änderungs-Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Änderung in einer Ausgangscharakteristik des Sauerstoffdichtesensors im Falle eines gleichen Brennstoff/Luft-Verhältnisses; und einer Korrigiervorrichtung zum Korrigieren der in der Speichervorrichtung abgespeicherten Beziehung entsprechend eines Erfassungsergebnisses der charakteristischen Änderungs-Erfassungsvorrichtung über den ganzen Bereich, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere nichtlineare Beziehungen der Brennstoff/Luft-Verhältnisse und der Ausgangssignale des Sauerstoffdichtesensors in einem nur Lesespeicher (ROM) abgespeichert sind, die entsprechend einem erfaßten Ausgangssignal des Sauerstoffdichtesensors ausgewählt werden.According to the invention, the object was achieved in that a device for controlling the fuel/air ratio for internal combustion engines comprising an oxygen density sensor which is located in an exhaust system of the engine, for detecting an oxygen density in an exhaust gas of the engine and for generating a signal corresponding to a true fuel/air ratio of a gas mixture supplied to the engine; a storage device for storing a fixed predetermined relationship between a deviation of the fuel/air ratio of the true fuel/air ratio from a whole range of a desired fuel/air ratio and a whole range of an oxygen density sensor output signal, the relationship being determined with respect to an output characteristic of the oxygen density sensor corresponding to the true fuel/air ratio of the gas mixture; fuel/air ratio deviation determining device for determining the fuel/air ratio deviation corresponding to the true output signal of the oxygen density sensor based on the relationship stored in the storage device; Control variable setting means for setting a fuel/air ratio control variable according to the fuel/air ratio deviation determined by the fuel/air ratio deviation determining means; fuel/air ratio control means for controlling a fuel/air ratio of a gas mixture supplied to the engine toward a desired fuel/air ratio according to the control variable set by the control variable setting means; characteristic change detecting means for detecting a change in an output characteristic of the oxygen density sensor in case of a same fuel/air ratio; and a correcting means for correcting the in the storage device stored according to a detection result of the characteristic change detecting device over the whole range, characterized in that a plurality of non-linear relationships of the fuel/air ratios and the output signals of the oxygen density sensor are stored in a read only memory (ROM), which are selected according to a detected output signal of the oxygen density sensor.
Demnach wird eine Brennstoff/Luft-Verhältnis geregelte Variable gemäß einer Brennstoff/Luft-Verhältnis-Abweichung bestimmt, die man durch die Beziehung einer Abweichung eines wahren Brennstoff/Luft-Verhältnisses von einem in der Speichervorrichtung abgespeicherten gewünschten Brennstoff/Luft- Verhältnis und einem Sauerstoffdichtesensorausgangssignal erhält, und das Brennstoff/Luft-Verhältnis des dem Motor zugeführten Gasgemisches ist von einer Rückkopplungsregelung für ein gewünschtes Brennstoff/Luft-Verhältnis abhängig.Accordingly, a fuel-air ratio controlled variable is determined according to a fuel-air ratio deviation obtained by the relationship of a deviation of a true fuel-air ratio from a desired fuel-air ratio stored in the storage device and an oxygen density sensor output, and the fuel-air ratio of the gas mixture supplied to the engine is dependent on a feedback control for a desired fuel-air ratio.
Ferner wird, wenn eine Änderung in der Ausgangscharakteristik des Sauerstoffdichtesensors entdeckt wird, die oben genannte Beziehung von der Korrigiervorrichtung dadurch korrigiert, daß eine aus mehreren nichtlinearen Beziehungen des Brennstoff/Luft-Verhältnisses und des in einem Speicher (ROM) abgespeicherten Ausgangssignals des Sauerstoffdichtesensors entsprechend dem wirklich erfaßten Ausgangssignal des Sauerstoffdichtesensors ausgewählt wird. Somit behält der Brennstoff/Luft-Verhältnis-Regler hinsichtlich der nichtlinearen Beziehung zwischen der Brennstoff/Luft- Verhältnis-Abweichung und dem Sauerstoffsensorausgangssignal die Regelpräzision während der Lebenszeit des Sauerstoffsensors bei und hält eine befriedigende Regelpräzision bei einem gewünschten Brennstoff/Luft-Verhältnis.Furthermore, when a change in the output characteristic of the oxygen density sensor is detected, the above-mentioned relationship is corrected by the correcting device by selecting one of a plurality of non-linear relationships of the fuel-air ratio and the output signal of the oxygen density sensor stored in a memory (ROM) in accordance with the actually detected output signal of the oxygen density sensor. Thus, with respect to the non-linear relationship between the fuel-air ratio deviation and the oxygen sensor output signal, the fuel-air ratio controller maintains the control precision during the life of the oxygen sensor and maintains a satisfactory control precision at a desired fuel-air ratio.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.The invention is explained below using exemplary embodiments explained in more detail with reference to the drawing.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau eines Motors darstellt, der mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und seinem Zubehör ausgestattet ist;Fig. 1 is a block diagram showing a structure of an engine equipped with an embodiment of the invention and its accessories;
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau der Regelschaltung gemäß Fig. 1 zeigt;Fig. 2 is a block diagram showing a structure of the control circuit of Fig. 1;
Fig. 3 ist ein Flußdiagramm, das einen Prozeß zum Berechnen eines Brennstoff/Luft-Verhältnis-Korrigierfaktors zeigt;Fig. 3 is a flowchart showing a process for calculating a fuel-air ratio correction factor;
Fig. 4, 5 und 6 sind charakteristische Diagramme, die die im Prozeß gemäß Fig. 3 verwendeten Kennlinien zeigen;Fig. 4, 5 and 6 are characteristic diagrams showing the characteristics used in the process of Fig. 3;
Fig. 7 ist ein charakteristisches Diagramm, das eine Ausgangscharakteristik über ein Brennstoff/Luft- Verhältnis zeigt;Fig. 7 is a characteristic diagram showing an output characteristic versus a fuel/air ratio;
Fig. 8 ist ein Flußdiagramm, das einen Prozeß anzeigt, mit dem die Kennlinien ausgewählt werden anhand der Berechnung der Brennstoff/Luft-Verhältnis-Abweichung;Fig. 8 is a flow chart showing a process of selecting characteristics based on the calculation of the air-fuel ratio deviation;
Fig. 9 und 10 sind Flußdiagramme eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung;Figs. 9 and 10 are flow charts of a second embodiment of the invention;
Fig. 11 ist eine Tabelle, die einen in dem Prozeß gemäß Fig. 10 verwendeten Zuordnungsinhalt zeigt.Fig. 11 is a table showing a mapping content used in the process of Fig. 10.
Die Erfindung wird nun anhand der angefügten Zeichnungen genauer beschrieben.The invention will now be described in more detail with reference to the attached drawings.
Fig. 1 ist ein schematisches Systemdiagramm, das eine KFZ- Brennkraftmaschine (nachfolgend als "Motor" bezeichnet) darstellt, bei der ein die Erfindung darstellender Brennstoff/Luft-Verhältnis-Regler und dessen Zubehör montiert sind.Fig. 1 is a schematic system diagram showing an automotive internal combustion engine (hereinafter referred to as "engine") in which an air-fuel ratio controller embodying the invention and its accessories are mounted.
Ein Motor 1 besteht aus einem Einlaßsystem 4 zum Luftansaugen, bei dem Luft mit einem durch ein Brennstoffeinspritzventil 2 eingespritzten Brennstoff gemischt wird und bei dem ein Gasgemisch durch eine Einlaßöffnung 3 eintritt, einer Brennkammer 7 zum Gewinnen einer Verbrennungsenergie des durch eine Zündkerze 5 gezündeten Gasgemisches über einen Kolben 6 als eine Drehbewegung, und einem Abgassystem 9 zum Ausstoßen eines Gases nach der Verbrennung durch eine Abgasöffnung 8.An engine 1 consists of an intake system 4 for intake of air in which air is mixed with a fuel injected through a fuel injection valve 2 and in which a gas mixture enters through an intake port 3, a combustion chamber 7 for obtaining a combustion energy of the gas mixture ignited by a spark plug 5 via a piston 6 as a rotary motion, and an exhaust system 9 for exhausting a gas after combustion through an exhaust port 8.
Das Einlaßsystem 4 besteht aus einem (nicht gezeigten) Luftfilter, durch den die Luft angesaugt wird, einer Drosselklappe 10 zum Regeln der angesaugten Luft, einem Druckausgleichsbehälter 11 zum Ausgleichen eines Pulsierens der angesaugten Luft und dergleichen, und im Druckausgleichsbehälter 11 befindet sich ein Einlaßdrucksensor 12 zum Erfassen eines negativen Einlaßrohrdruckes. Die angesaugte Luft wird über eine Öffnung der Drosselklappe 10 geregelt, die mit einem (nicht gezeigten) Gaspedal verbunden ist. Anders als beim Einlaßdrucksensor 12 besitzt das Einlaßsystem 4 einen Drosselklappen-Positionssensor 13, der einen Öffnungssensor 13a (Fig. 2) zum Erzeugen eines Signals gemäß der Öffnung der Drosselklappe 10, einen Leerlaufschalter 13b (Fig. 2), der eingeschaltet ist, wenn der Motor 1 gleichmässig läuft, und einen Einlaß-Temperatursensor 14 und dergleichen besitzt.The intake system 4 is composed of an air cleaner (not shown) through which the air is sucked, a throttle valve 10 for regulating the sucked air, a surge tank 11 for compensating for pulsation of the sucked air and the like, and in the surge tank 11 there is an intake pressure sensor 12 for detecting a negative intake pipe pressure. The sucked air is regulated via an opening of the throttle valve 10 which is connected to an accelerator pedal (not shown). Other than the intake pressure sensor 12, the intake system 4 has a throttle valve position sensor 13 which includes an opening sensor 13a (Fig. 2) for generating a signal according to the opening of the throttle valve 10, an idle switch 13b (Fig. 2) which is turned on when the engine 1 is running smoothly and has an intake temperature sensor 14 and the like.
Ein Sauerstoffdichtesensor 15 vom Typ der elektromotorischen Kraft (nachfolgend als "O&sub2; Sensor" bezeichnet) zum Erfassen einer Sauerstoffdichte in einem Abgas befindet sich in einem Abgassystem 9. Ferner ist die sich in jedem Zylinder des Motors 1 befindliche Zündkerze 5 an einem Verteiler 17 angeschlossen zum Liefern einer in einer Zündvorrichtung 16 erzeugten Hochspannung synchron zu der (nicht gezeigten) Kurbelwelle. Im Verteiler 17 befinden sich ein Drehfrequenzsensor 18 zum Erzeugen von Pulssignalen gemäß einer Drehfrequenz NE des Motors 1 und ein Zylinderunterscheidungssensor 19. Ferner wird der Zylinderblock 1a des Motors 1 durch Zirkulieren des Kühlwassers gekühlt, und die Kühlwassertemperatur, die ein Parameter für den Arbeitszustand des Motors 1 ist, von einem Kühlwasser-Temperatursensor 20, der sich im Zylinderblock 1a befindet, erfaßt.An electromotive force type oxygen density sensor 15 (hereinafter referred to as "O2 sensor") for detecting an oxygen density in an exhaust gas is provided in an exhaust system 9. Further, the spark plug 5 provided in each cylinder of the engine 1 is connected to a distributor 17 for supplying a high voltage generated in an ignition device 16 in synchronism with the crankshaft (not shown). In the distributor 17, there are provided a rotation frequency sensor 18 for generating pulse signals in accordance with a rotation frequency NE of the engine 1 and a cylinder discrimination sensor 19. Further, the cylinder block 1a of the engine 1 is cooled by circulating the cooling water, and the cooling water temperature, which is a parameter of the working state of the engine 1, is detected by a cooling water temperature sensor 20 provided in the cylinder block 1a.
Jedes Sensorsignal zum Erfassen eines Arbeitszustandes des Motors 1 wird in eine elektronische Regelschaltung 21 (nachfolgend als "ECU" bezeichnet) eingegeben und zum Regeln eines Brennstoffeinspritzwertes des Brennstoffeinspritzventils 2, zum Regeln einer Zündzeit der Zündkerze 5 und dergleichen verwendet. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die ECU 21 um einen Ein-Chip-Mikrocomputer 22 aufgebaut, der eine Zentraleinheit (CPU) 22a, einen nur Lesespeicher (ROM) 22b, einen Schreib/Lesespeicher (RAM) 22c und dergleichen besitzt. Der Drehfrequenzsensor 18, der Zylinderunterscheidungssensor 19, die Zündvorrichtung 16 sind direkt mit den Ein/Ausgängen des Mikrocomputers 22 verbunden, und ferner sind eine A/D-Wandlereingangsschaltung 23 innerhalb des Mikrocomputers 22, eine Wärmeleitungssteuerschaltung 25 zum elektrischen Regeln zum Anschließen eines Heizelements 15b zum Heizen eines Meßelements 15a des O&sub2;-Sensors 15 bei einer konstanten Temperatur von ca. 600ºC mit einer Batterie 24 als Stromquelle, und eine Treiberschaltung 26 zum Ansteuern des Einspritzventils 2 daran angeschlossen.Each sensor signal for detecting a working state of the engine 1 is input to an electronic control circuit 21 (hereinafter referred to as "ECU") and used for controlling a fuel injection amount of the fuel injection valve 2, controlling an ignition timing of the spark plug 5, and the like. As shown in Fig. 2, the ECU 21 is constructed around a single-chip microcomputer 22 having a central processing unit (CPU) 22a, a read only memory (ROM) 22b, a random access memory (RAM) 22c, and the like. The rotation frequency sensor 18, the cylinder discrimination sensor 19, the ignition device 16 are directly connected to the inputs/outputs of the microcomputer 22, and further, an A/D converter input circuit 23 within the microcomputer 22, a heat conduction control circuit 25 for electrically controlling for connecting a heating element 15b for heating a measuring element 15a of the O₂ sensor 15 at a constant temperature of about 600ºC with a battery 24 as a power source, and a driver circuit 26 for controlling the injection valve 2 are connected thereto.
Sensoren, wie z.B. der Einlaßdrucksensor 12, der Öffnungssensor 13a des Drosselklappen-Positionssensors, der Einlaß- Temperatursensor, der Kühlwasser-Temperatursensor und andere, die analoge Signale erzeugen, sind an die A/D-Wandler- Eingangsschaltung 23 angeschlossen. Demnach kann die CPU 22a verschiedene Parameter erhalten, die einen Arbeitszustand des Motors 1 wiederspiegeln, durch das aufeinanderfolgende Auslesen der A/D-Wandler-Eingangsschaltung 23. Ferner sind ein Ausgang der Wärmeleitung-Steuerschaltung 25 zum Einprägen einer Spannung im Heizelement 15b des O&sub2;-Sensors 15, ein Ausgang einer Abschlußspannung eines Strommeßwiderstands 28 und ein Abschluß des Erfassungselements 15a an die A/D- Wandler-Eingangsschaltung 23 derart angeschlossen, daß eine eingeprägte Spannung des Heizelements 15b, eine vom Fühler 15a erzeugte elektromotorische Kraft und ein durch das Heizelement 15b fließender Strom erfaßt werden kann.Sensors such as the intake pressure sensor 12, the throttle position sensor opening sensor 13a, the intake temperature sensor, the cooling water temperature sensor and others that generate analog signals are connected to the A/D converter input circuit 23. Accordingly, the CPU 22a can obtain various parameters reflecting a working state of the engine 1 by sequentially reading out the A/D converter input circuit 23. Further, an output of the heat conduction control circuit 25 for impressing a voltage on the heating element 15b of the O₂ sensor 15, an output of a termination voltage of a current measuring resistor 28, and a termination of the detection element 15a are connected to the A/D converter input circuit 23 so that an impressed voltage of the heating element 15b, an electromotive force generated by the sensor 15a, and a current flowing through the heating element 15b can be detected.
Andererseits gibt der Mikrocomputer 22 ein Treibersignal direkt an die Zündvorrichtung 16 und gibt ferner ein Regelsignal an das Einspritzventil 2 über die Treiberschaltung 26 ab, wodurch diese Stellglieder betätigt werden.On the other hand, the microcomputer 22 outputs a drive signal directly to the ignition device 16 and further outputs a control signal to the injection valve 2 via the drive circuit 26, thereby operating these actuators.
In der ECU 21 des derart aufgebauten Ausführungsbeispiels, wird ein Arbeitszustand des Motors 1 ausgelesen und demnach Regelprozesse ausgeführt, da jedoch die Sauerstoffdichteparameter für die Brennstoff-Einspritzwert-Regelung, Brennstoff/Luft-Verhältnis-Regelung und dergleichen verwendet werden, wird eine Sauerstoffdichte im Abgas des Motors 1 erfaßt, und ein Brennstoff/Luft-Verhältnis-Korrekturfaktor entsprechend dem festgestellten Ergebnis berechnet.In the ECU 21 of the embodiment thus constructed, a working state of the engine 1 is read out and control processes are carried out accordingly, but since the oxygen density parameters are used for the fuel injection value control, fuel/air ratio control and the like, an oxygen density in the exhaust gas of the engine 1 is detected, and a fuel/air ratio correction factor calculated according to the result determined.
Als nächstes wird anhand des Flußdiagramms gemäß Fig. 3 ein Berechnungsprozeß für einen Brennstoff/Luft-Verhältnis- Korrekturfaktor, der durch die ECU 21 durchgeführt wird, beschrieben.Next, a calculation process for an air-fuel ratio correction factor performed by the ECU 21 will be described with reference to the flowchart of Fig. 3.
Der Berechnungsprozeß für den Brennstoff/Luft-Verhältnis- Korrekturfaktor wird zu fest vorgegebenen Zeitpunkten (im Ausführungsbeispiel einige Millisekunden) durchgeführt.The calculation process for the fuel/air ratio correction factor is carried out at fixed times (in the example, a few milliseconds).
Als erstes wird gemäß einem Motorarbeitszustand, der in Schritt 100 von jedem Sensor erfaßt wird, entschieden, ob eine Rückkopplungs(F/B)-Ausführungsbedingung nach einem gewünschten Brennstoff/Luft-Verhältnis (theoretisches Brennstoff/Luft-Verhältnis ( λ = 1)) realisiert wurde oder nicht.First, according to an engine operating state detected by each sensor in step 100, it is decided whether or not a feedback (F/B) execution condition according to a desired fuel/air ratio (theoretical fuel/air ratio (λ = 1)) has been realized.
Zum Beispiel wird entschieden, ob oder ob nicht die Bedingungen erfüllt sind, daß der Motor bereits warm ist mit einer Kühlwassertemperatur von 80ºC oder darüber, daß der Motor bereits gestartet wurde, eine Drosselöffnung nicht genügend groß ist, um eine starke Belastung anzuzeigen, daß eine Drehfrequenz nicht hoch genug ist (3500 U/min oder darüber), bzw. nicht beschleunigt, daß eine Brennstoffzufuhr nicht unterbrochen ist usw. Wird entschieden, daß die F/B- Ausführungsbedingung nicht erfüllt ist, so wird der Prozeß beendet, wird er im Gegensatz hierzu jedoch erfüllt, so schreitet der Prozeß zu Schritt 101, bei dem eine Ausgangsspannung OX des O&sub2;-Sensors 15 zu diesem Zeitpunkt gelesen wird. Im nächsten Schritt 102 wird entschieden, welche der Kennlinien (Fig. 4) identifiziert wird, die durch einen Auswahlprozeß für die Brennstoff/Luft-Verhältnis-Abweichungs-Berechnungskennlinien (Fig. 8) ausgewählt wurde, der nachfolgend beschrieben wird, und entsprechend der Kennlinie wird in den Schritten 103, 104 oder 105 eine Abweichung eines praktischen Brennstoff/Luft-Verhältnisses Δλ zu einem theoretischen Brennstoff/Luft-Verhältnis λ&sub0; berechnet. Das heißt, man erhält Δλ durch λ-λ&sub0;.For example, it is judged whether or not the conditions that the engine is already warm with a cooling water temperature of 80°C or more, that the engine has already been started, that a throttle opening is not large enough to indicate a heavy load, that a rotation frequency is not high enough (3500 rpm or more) or not accelerated, that a fuel supply is not cut off, etc. are satisfied. If it is judged that the F/B execution condition is not satisfied, the process is terminated, but conversely, if it is satisfied, the process proceeds to step 101, where an output voltage OX of the O₂ sensor 15 at that time is read. In the next step 102, it is decided which of the characteristics (Fig. 4) is identified which has been selected by a selection process for the fuel/air ratio deviation calculation characteristics (Fig. 8) which will be described below, and according to the characteristic, a deviation is calculated in steps 103, 104 or 105. of a practical fuel/air ratio Δλ to a theoretical fuel/air ratio λ0. That is, Δλ is obtained by λ-λ0.
Die in Fig. 4 gezeigten Kennlinien , , werden voneinander getrennt, zuvor in das ROM 22b gespeichert, welches aus einer Ausgangscharakteristik des O&sub2;-Sensors 15 für ein Brennstoff/Luft-Verhältnis des dem Motor zuzuführenden Gasgemisches bestimmt ist, und entsprechend einer Änderung der Ausgangscharakteristik aufgrund einer Verschlechterung des O&sub2;-Sensors 15 wird jede Kennlinie festgelegt.The characteristics , , shown in Fig. 4 are stored separately from each other in advance in the ROM 22b, which is determined from an output characteristic of the O₂ sensor 15 for a fuel-air ratio of the gas mixture to be supplied to the engine, and according to a change in the output characteristic due to deterioration of the O₂ sensor 15, each characteristic is set.
Im nächsten Schritt 106 wird entsprechend der oben genannten Brennstoff/Luft-Verhältnis-Abweichung Δλ ein integraler Korrekturwert IN und ein proportionaler Korrekturwert PR durch eine Integralwertzuordnung gemäß Fig. 5 und eine Proportionalwertzuordnung gemäß Fig. 6, die im ROM 22b gespeichert sind, ermittelt. D.h., wenn Δλ > 0 (das Brennstoff/Luft- Verhältnis wird mager), so sind IN und PR beide positiv, wenn jedoch Δλ < 0 (das Brennstoff/Luft-Verhältnis wird fett), so werden IN und PR beide negativ. Ferner wird, wie nachfolgend beschrieben, bei einer Verschlechterung des O&sub2;- Sensors 15 die Brennstoff/Luft-Verhältnis-Abweichung Δλ als großer Wert berechnet, verglichen mit dem Fall, daß keine Verschlechterung auftritt, unabhängig davon, daß die O&sub2;- Sensorausgangssignale die gleichen sind.In the next step 106, an integral correction value IN and a proportional correction value PR are determined in accordance with the above-mentioned air-fuel ratio deviation Δλ by an integral value map shown in Fig. 5 and a proportional value map shown in Fig. 6 stored in the ROM 22b. That is, when Δλ > 0 (the air-fuel ratio becomes lean), IN and PR are both positive, but when Δλ < 0 (the air-fuel ratio becomes rich), IN and PR are both negative. Further, as described below, when the O₂ sensor 15 deteriorates, the air-fuel ratio deviation Δλ is calculated. calculated as a large value compared to the case where no deterioration occurs, regardless of the O₂ sensor output signals being the same.
Der Prozeß geht weiter zu Schritt 107, in dem der durch den vorhergehenden Schritt 106 erhaltene Proportionalkorrekturwert PR und der Integralkorrekturwert IN zu einem vorhergehenden Brennstoff/Luft-Verhältnis-Korrekturwert FAF, der im RAM 22c gespeichert ist, addiert, d.h., der Brennstoff/Luft- Verhältnis-Korrekturwert wird integriert, der Brennstoff/Luft-Verhältnis-Korrekturwert wird in diesem Fall dadurch berechnet, daß er vom vorhergehenden Proportionalkorrekturwert PRO abgezogen wird, und wird im RAM 22c abgespeichert, da der Brennstoff/Luft-Verhältnis-Korrekturwert FAF für das nächste Berechnungsverfahren verwendet wird.The process proceeds to step 107, in which the proportional correction value PR obtained by the preceding step 106 and the integral correction value IN are added to a previous fuel/air ratio correction value FAF stored in the RAM 22c, that is, the fuel/air ratio correction value is integrated, the fuel/air ratio correction value in this case is thereby calculated by subtracting it from the previous proportional correction value PRO and is stored in the RAM 22c since the fuel/air ratio correction value FAF is used for the next calculation process.
Als nächstes wird in Schritt 103 der durch den vorangegangen Schritt 106 erhaltene Proportionalkorrekturwert PR im RAM 22c als Proportionalkorrekturwert PRO abgespeichert, um im nächsten Berechnungsverfahren verwendet werden zu können, und beendet somit den Prozeß.Next, in step 103, the proportional correction value PR obtained by the previous step 106 is stored in the RAM 22c as the proportional correction value PRO to be used in the next calculation process, thus ending the process.
Ferner bestimmt die ECU 21 eine effektive Einspritzzeit Te durch Multiplizieren und Korrigieren einer Basiseinspritzzeit Tp, die durch den Einlaßdruck und die Drehfrequenz bestimmt ist und durch den oben genannten Berechnungsprozeß für den Brennstoff/Luft-Verhältnis-Korrekturwert in einem allseits bekannten Brennstoffeinspritzwert-Berechnungsprozeß berechnet wird, und ferner eine Treiberimpulsbreite des Einspritzventils 2 dadurch bestimmt, daß eine ineffektive Einspritzzeit abhängig von der Batteriespannung multipliziert und korrigiert wird. Ein so von der Treiberimpulsbreite festgelegtes Impulssignal wird dem Einspritzventil 2 eingeprägt, wobei ein Brennstoff/Luft-Verhältnis des dem Motor 1 zugeführten Gasgemisches eine Rückkopplungsregelung für ein gewünschtes (theoretisches) Brennstoff/Luft- Verhältnis oder dergleichen unterworfen ist.Further, the ECU 21 determines an effective injection time Te by multiplying and correcting a basic injection time Tp determined by the intake pressure and the rotation frequency and calculated by the above-mentioned calculation process for the air-fuel ratio correction value in a well-known fuel injection value calculation process, and further determines a drive pulse width of the injector 2 by multiplying and correcting an ineffective injection time depending on the battery voltage. A pulse signal thus determined by the drive pulse width is impressed on the injector 2, whereby a fuel-air ratio of the gas mixture supplied to the engine 1 is subjected to feedback control for a desired (theoretical) air-fuel ratio or the like.
Inzwischen ändert sich, wie hier beschrieben, die Ausgangscharakteristik des O&sub2;-Sensors 15 zum Brennstoff/Luft- Verhältnis aufgrund einer Verschlechterung (wesentliche Änderung) wie in Fig. 7 gezeigt, von einer Anfangscharakteristik zu Charakteristika und . Wie aus Fig. 7 deutlich wird, wird entsprechend der Verschlechterung des O&sub2;-Sensors eine Breite einer Ausgangsspannungsvariation zu einer Änderung des Brennstoff/Luft-Verhältnisses klein.Meanwhile, as described here, the output characteristic of the O2 sensor 15 to the fuel-air ratio changes from an initial characteristic to characteristics and due to deterioration (substantial change) as shown in Fig. 7. As is clear from Fig. 7, according to the deterioration of the O2 sensor, a width of an output voltage variation to a change in the fuel-air ratio becomes small.
Folglich berechnet sich in Anbetracht dieser Charakteristikänderungen nach die Brennstoff/Luft-Verhältnis- Abweichung Δλ anhand der ausgewählten Kennlinien gemäß Fig. 4 wie oben beschrieben. Die Kennlinien gemäß Fig. 4 zeigen, daß eine Abweichung von einem theoretischen Wert des Brennstoff/Luft-Verhältnisses durch die Berechnung verstärkt wird, je nachdem, wie sich die Verschlechterung auswirkt, unabhängig davon, ob die Ausgangsspannung die gleiche ist hinsichtlich der Charakteristika gemäß Fig. 7, daß wenn das Brennstoff/Luft-Verhältnis fett wird, eine Ausgangsspannung des O&sub2;-Sensors gering ist, je nachdem, wie sich die Verschlechterung auswirkt, ob das Brennstoff/Luft-Verhältnis das gleiche ist, und wenn es mager wird, die Ausgangsspannung im Gegensatz dazu hoch ist. Wird eine feste Kennlinie benutzt, ohne eine Verschlechterung in Betracht zu ziehen, so kann in diesem Zusammenhang die Brennstoff/Luft-Verhältnis-Abweichung Δλ nicht korrekt aus dem Ausgangssignal des O&sub2;-Sensors 15 berechnet werden, aufgrund der Differenz zwischen der wahren Charakteristik und der Charakteristik zum Zeitpunkt der Bestimmung der Kennlinie, und kann somit zu einer Verschlechterung der Regelgenauigkeit des Brennstoff/Luft-Verhältnisses führen. Demnach sind die Kennlinien , und auf der Grundlage eines theoretischen Brennstoff/Luft-Verhältnisses (λ = 1) entsprechend den dazu passenden Charakteristika , , von Fig. 7 bestimmt.Consequently, in consideration of these characteristic changes, the fuel-air ratio deviation Δλ is calculated from the selected characteristics of Fig. 4 as described above. The characteristics of Fig. 4 show that a deviation from a theoretical value of the fuel-air ratio is amplified by the calculation depending on how the deterioration occurs regardless of whether the output voltage is the same. Regarding the characteristics of Fig. 7, when the fuel-air ratio becomes rich, an output voltage of the O₂ sensor is low depending on how the deterioration occurs whether the fuel-air ratio is the same, and when it becomes lean, the output voltage is high in contrast. In this connection, if a fixed characteristic is used without taking deterioration into consideration, the air-fuel ratio deviation Δλ cannot be correctly calculated from the output of the O2 sensor 15 due to the difference between the true characteristic and the characteristic at the time of determining the characteristic, and thus may result in deterioration of the control accuracy of the air-fuel ratio. Accordingly, the characteristics , and are determined on the basis of a theoretical air-fuel ratio (λ = 1) according to the corresponding characteristics , , of Fig. 7.
Als nächstes wird der Auswahlprozeß für das Kennlinienberechnen der Brennstoff/Luft-Verhältnis-Abweichung zum Entscheiden, welche der Kennlinien aus Fig. 4 gemäß einem Verschlechterungsgrad des O&sub2;-Sensors ausgewählt werden sollen, anhand von Fig. 8 beschrieben. Ferner wird der Prozeß gemäß Fig. 8 in festen Zeitabständen ausgeführt. Als erstes wird in einem Schritt 200 für einen augenblicklichen Arbeitszustand entschieden, ob oder ob nicht eine Drosselklappe 10 von einer festen Öffnung, die große Last anzeigt, geöffnet wird, d.h., ein Erhöhung der Brennstoffausgabe (Anreichung des Brennstoff/Luft-Gemisches) wird durchgeführt, und wenn die Erhöhung der Ausgabe erfolgt, dann geht der Prozeß weiter zu Schritt 201, und die augenblickliche Ausgangsspannung OX des O&sub2;-Sensors 15 wird gelesen. Ferner wird, wenn eine Erhöhung der Ausgabe erfolgt ist, eine Rückkopplungsregelungsbedingung des Brennstoff/Luft- Verhältnisses nicht durchgeführt und folglich wird ein dem Motor zugeführtes Gasgemisch fetter als das gewünschte Brennstoff/Luft-Verhältnis, unabhängig von einem Signal des Sauerstoffdichtesensors. Im Schritt 201 wird durch eine Ausgangsspannung des Sensors 15 im fetten Zustand eine Verschlechterung des Sensors 15 erkannt.Next, the selection process for calculating the fuel-air ratio deviation characteristic for deciding which of the characteristics of Fig. 4 should be selected according to a degree of deterioration of the O₂ sensor will be described with reference to Fig. 8. Further, the process of Fig. 8 is carried out at fixed time intervals. First, in a step 200, it is decided for a current working state whether or not a throttle valve 10 is opened from a fixed opening indicating large load, that is, an increase in fuel output (enrichment of the fuel-air mixture) is performed, and when the increase in output is performed, the process proceeds to step 201, and the instantaneous output voltage OX of the O₂ sensor 15 is read. Further, when an increase in output is performed, a feedback control condition of the fuel-air ratio is not performed and hence a gas mixture supplied to the engine becomes richer than the desired fuel-air ratio regardless of a signal from the oxygen density sensor. In step 201, deterioration of the sensor 15 is detected by an output voltage of the sensor 15 in the rich state.
Als nächstes wird in Schritt 202 entschieden, ob oder ob nicht ein absoluter Wert der Abweichung zwischen der Ausgangsspannung OX des O&sub2;-Sensors 15, die in Schritt 201 eingelesen wurde und der Ausgangsspannung OXO, die im vorhergehenden Prozeß eingelesen wurde, kleiner ist als ein fest vorgegebener Wert K, und wenn er kleiner ist, geht der Prozeß weiter nach Schritt 203. In Schritt 203 wird ein Zähler CPW zum Hochzählen verwendet, und in Schritt 204 wird entschieden, ob oder ob nicht der Zähler CPW einen fest vorgegebenen Wert C&sub0; anzeigt oder darüberliegt. Ist in Schritt 204 CPW > C&sub0;, so geht der Prozeß weiter nach Schritt 205.Next, in step 202, it is judged whether or not an absolute value of the deviation between the output voltage OX of the O2 sensor 15 read in step 201 and the output voltage OXO read in the previous process is smaller than a fixed value K, and if it is smaller, the process proceeds to step 203. In step 203, a counter CPW is used for counting up, and in step 204 it is judged whether or not the counter CPW indicates a fixed value C0 or more. If CPW > C0 in step 204, the process proceeds to step 205.
In dem vorher beschriebenen Prozeß wird in den Schritten 200 bis 204 eine kontinuierliche Regelung des Ausgabeanstiegs durchgeführt und durch die gestrichelte Linie gemäß Fig. 7 wird ein Zustand erkannt, in dem ein Brennstoff/Luft- Verhältnis für eine fest vorgegebene Zeit oder länger durch den Anstieg in einen Zustand der fetter als das theoretische Brennstoff/Luft-Verhältnis ist, beinahe stabil gehalten. In einem solchen Zustand zeigt gemäß Fig. 7 die Ausgangsspannung OX des Sensors 15 V&sub1; in der Anfangscharakteristik an, in der der O&sub2;-Sensor 15 nicht verschlechtert ist, jedoch fällt die Ausgangsspannung Ox auf V&sub2;, V&sub3; je nachdem, wie der Sensor 15 verschlechtert wurde. Entsprechend wird in Schritt 205 und von da ab mit V&sub1;, V&sub2;, V&sub3; entschieden, welche Kennlinie gemäß Fig. 4 ausgewählt wird. Wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, festigt sich die Ausgangsspannung des O&sub2;-Sensors 15 bei ca. einem theoretischen Brennstoff/Luft-Verhältnis (λ = 1) unabhängig von der Verschlechterung des O&sub2;-Sensors 15, weshalb speziell in den Schritten 200 bis 204 entschieden wird, ob oder ob nicht der Zustand, der fetter als das theoretische Brennstoff/Luft-Verhältnis ist, beibehalten werden soll, um ein Erkennen der Verschlechterung auszuführen.In the process described above, in steps 200 to 204, continuous control of the output increase is performed, and a state in which a fuel/air ratio is kept almost stable for a fixed time or longer by increasing to a state richer than the theoretical fuel/air ratio is recognized by the dashed line in Fig. 7. In In such a state, as shown in Fig. 7, the output voltage OX of the sensor 15 indicates V₁ in the initial characteristic in which the O₂ sensor 15 is not deteriorated, but the output voltage Ox drops to V₂, V₃ depending on how the sensor 15 has been deteriorated. Accordingly, in step 205 and from then on, it is decided with V₁, V₂, V₃ which characteristic is selected as shown in Fig. 4. As is clear from Fig. 7, the output voltage of the O₂ sensor 15 stabilizes at about a theoretical air-fuel ratio (λ = 1) regardless of the deterioration of the O₂ sensor 15, and therefore, specifically in steps 200 to 204, it is decided whether or not to maintain the state richer than the theoretical air-fuel ratio to perform detection of the deterioration.
Im Schritt 205 wird eine Ausgangsspannung OX des O&sub2;-Sensors 15 mit einer ersten Vergleichsspannung (V&sub1; + V&sub2;)/2 verglichen und wenn (V&sub1; + V&sub2;)/2 ≤ OX ist, dann wird entschieden, daß es nahezu nicht verschlechtert ist und in Schritt 206 wird die Kennlinie ausgewählt. Gilt nicht (V&sub1; + V&sub2;) ≤ OX, so wird eine zweite Vergleichsspannung (V&sub2; + V&sub3;)/2 mit einer Ausgangsspannung OX des O&sub2;-Sensors 15 verglichen, und wenn (V&sub2; + V&sub3;)/2 ≤ OX ist, geht der Prozeß weiter nach Schritt 208, und gemäß einem Verschlechterungsgrad des O&sub2;- Sensors 15 wird eine Kennlinie ausgewählt, gilt jedoch nicht (V&sub2; + V&sub3;)/2 ≤ OX, so geht der Prozeß nach Schritt 209 und entsprechend wird die Kennlinie ausgewählt.In step 205, an output voltage OX of the O₂ sensor 15 is compared with a first comparison voltage (V₁ + V₂)/2, and if (V₁ + V₂)/2 ≤ OX, it is decided that it is almost not deteriorated and in step 206, the characteristic is selected. If not (V₁ + V₂) ≤ OX, a second comparison voltage (V₂ + V₃)/2 is compared with an output voltage OX of the O₂ sensor 15, and if (V₂ + V₃)/2 ≤ OX, it is decided that it is almost not deteriorated and in step 206, the characteristic is selected. OX, the process goes to step 208, and a characteristic curve is selected according to a degree of deterioration of the O₂ sensor 15, but if (V₂ + V₃)/2 ≤ OX does not hold, the process goes to step 209 and the characteristic curve is selected accordingly.
Ferner wird bei der Entscheidung "NEIN" in den vorher beschriebenen Schritten 200 und 202 der Zähler CPW in Schritt 210 zurückgesetzt.Furthermore, if the decision is "NO" in the previously described steps 200 and 202, the counter CPW is reset in step 210.
Geht man über irgendeinen der oben genannten Schritte weiter zu Schritt 211, so wird die ausgelesene O&sub2;-Sensor-Ausgangsspannung OX zu diesem Zeitpunkt in ein RAM 22c als OXO für den nächsten Prozeß in Schritt 202 eingespeichert, und schließt somit den Prozeß.If one proceeds to step 211 via any of the above steps, the read O₂ sensor output voltage OX at this time is stored in a RAM 22c as OXO for the next process in step 202, thus closing the process.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird dann ein Änderungsgrad zu einem Zeitpunkt, wenn ein vorgegebener Arbeitszustand vor dem theoretischen Brennstoff/Luft-Verhältnis für eine vorgegebene Zeit oder länger andauert, wenn der O&sub2;-Sensor 15 verschlechtert wird und sich folglich die O&sub2;-Sensor- Ausgangscharakteristik ändert, ferner wird entsprechend der Änderung eine Brennstoff/Luft-Verhältnis-Änderungskennlinie entsprechend abgeändert, und man erhält die Brennstoff/Luft- Verhältnis-Abweichung Δλ aus dem O&sub2;-Sensorausgang anhand der abgeänderten Kennlinie, deshalb wird eine Änderung in der Ausgangscharakteristik des O&sub2;-Sensors aufgrund der Verschlechterung kompensiert und Δλ entsprechend bestimmt. Man erhält somit sehr genau die Abweichung Δλ und daraus folgend kann das wahre Brennstoff/Luft-Verhältnis sehr genau nach einem gewünschten theoretischen Brennstoff/Luft-Verhältnis geregelt werden. Weiter sind die Kennlinien gemäß Fig. 4 nicht notwendigerweise auf drei begrenzt, sondern können auch zwei, vier oder mehr sein.According to this embodiment, then, a degree of change at a time when a predetermined working state before the theoretical air-fuel ratio continues for a predetermined time or longer, when the O₂ sensor 15 is deteriorated and consequently the O₂ sensor output characteristic changes, further, in accordance with the change, a fuel-air ratio change characteristic is modified accordingly, and the fuel-air ratio deviation Δλ is obtained from the O₂ sensor output from the modified characteristic, therefore, a change in the output characteristic of the O₂ sensor due to the deterioration is compensated and Δλ is determined accordingly. Thus, the deviation Δλ is obtained very accurately. and consequently the true fuel/air ratio can be controlled very precisely according to a desired theoretical fuel/air ratio. Furthermore, the characteristics according to Fig. 4 are not necessarily limited to three, but can also be two, four or more.
Als nächstes wird ein zweites Ausführungsbeispiel anhand der Fig. 9, Fig. 10 und Fig. 11 beschrieben.Next, a second embodiment will be described with reference to Fig. 9, Fig. 10 and Fig. 11.
Der Prozeß gemäß Fig. 9 wird ebenso zu jeweils vorgegebenen Zeitpunkten ausgeführt, und die Schritte 300 bis 304, Schritt 306 und 307 sind identisch mit den Schritten 200 bis 204, Schritt 210 und Schritt 211 im Prozeß des vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 8. Ferner wird in dem Prozeß ein stabilisierter Wert VPW der O&sub2;-Sensor- Ausgangsspannung OX zum Zeitpunkt, wenn die O&sub2;-Sensor- Ausgangsspannung OX für eine fest vorgegebene Zeit oder länger in einem Ausgabeschritt stabilisiert ist, im Schritt 305 gespeichert.The process of Fig. 9 is also carried out at predetermined timings, and steps 300 to 304, steps 306 and 307 are identical to steps 200 to 204, step 210 and step 211 in the process of the previously described embodiment of Fig. 8. Further, in the process, a stabilized value VPW of the O₂ sensor output voltage OX at the time when the O₂ sensor output voltage OX is stabilized for a fixed predetermined time or more in an output step is stored in step 305.
Im Prozeß gemäß Fig. 10 wird ein gleicher Prozeß wie er von Schritt 100 und Schritt 101 gemäß Fig. 3 ausgeführt wird, durch Schritt 400 und Schritt 401 in gleicher Weise ausgeführt, und in Schritt 402 wird die Brennstoff/Luft-Verhältnis-Abweichung Δλ durch Berechnung mittels einer durch den Prozeß gemäß Fig. 9 und die O&sub2;-Sensor-Ausgangsspannung OX entsprechend der zweidimensionalen Tabelle gemäß Fig. 11 erhaltenen stabilisierten Spannung VPW interpoliert.In the process of Fig. 10, a similar process as that carried out by step 100 and step 101 of Fig. 3 is carried out by step 400 and step 401 in the same way, and in step 402, the fuel-air ratio deviation Δλ is interpolated by calculation using a stabilized voltage VPW obtained by the process of Fig. 9 and the O2 sensor output voltage OX corresponding to the two-dimensional table of Fig. 11.
Ferner wird ein Inhalt der Tabelle gemäß Fig. 11 genauso mittels der O&sub2;-Sensor-Ausgangscharakteristik bestimmt, wie bei Fig. 7.Furthermore, a content of the table shown in Fig. 11 is determined using the O₂ sensor output characteristic in the same way as in Fig. 7.
Der gleiche Prozeß wie er im vorhergehenden Ausführungsbeispiel durch die Schritte 106, 107 und 108 gemäß Fig. 3 wird nun durch die Schritte 403, 404 und 405 ausgeführt, entsprechend der so erhaltenen Abweichung Δλ, und man erhält hierbei den Brennstoff/Luft-Verhältnis-Korrekturwert FAF.The same process as that carried out in the previous embodiment through steps 106, 107 and 108 in Fig. 3 is now carried out through steps 403, 404 and 405, according to the deviation Δλ thus obtained, and the fuel-air ratio correction value FAF is thereby obtained.
Durch den genannten Prozeß erhält man einen zum ersten Ausführungsbeispiel ähnlichen Funktionseffekt. D.h., ein Verschlechterungsgrad des O&sub2;-Sensors wird im Zustand erfaßt, in dem ein Arbeitszustand für eine fest vorgegebene Zeit oder länger andauert, in dem sich das Brennstoff/Luft- Verhältnis auf die fette Seite verschoben hat, und in dem ein optimaler Wert von Δλ gemäß dem Verschlechterungsgrad aus einem ROM 22b ausgewählt wurde, um ihn zum Zeitpunkt der normalen Rückkopplungsregelung des Brennstoff/Luft-Verhältnisses zu verwenden.By the above process, a similar functional effect to that of the first embodiment is obtained. That is, a deterioration degree of the O2 sensor is detected in the state in which an operating state continues for a fixed time or longer in which the air-fuel ratio has shifted to the rich side, and in which an optimum value of Δλ in accordance with the deterioration degree is selected from a ROM 22b to be used at the time of normal feedback control of the air-fuel ratio.
Wie oben beschrieben, erhält man erfindungsgemäß eine Abweichung eines wahren Brennstoff/Luft-Verhältnisses zu einem gewünschten Brennstoff/Luft-Verhältnis, trotz einer Änderung in den Charakteristika aufgrund einer Änderung im Zustand des Sauerstoffdichtesensors, deshalb kann sie für das gewünschte Brennstoff/Luft-Verhältnis sehr genau und für eine lange Zeitdauer geregelt werden. Wird das Brennstoff/Luft- Verhältnis fett gehaltene, so wird im einzelnen keine Ausgangscharakteristikänderung des O&sub2;-Sensors entschieden. Eine solche Entscheidung wird beispielsweise dann durchgeführt, wenn ein Brennstoff/Luft-Verhältnis mager gehalten wird, wobei ein Brennstoffzufuhrunterbrechungszustand lange andauert. Wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, gilt in diesem Fall, je mehr eine Verschlechterung des O&sub2;-Sensors fortschreitet, desto höher wird ein Ausgangsspannungswert des O&sub2;-Sensors und damit eine Charakteristik von Δλ, wobei wenn eine Differenz in der Ausgangsspannung kompensiert wird, diese vorher in ein ROM 22b gespeichert werden kann.As described above, according to the invention, a deviation of a true fuel/air ratio from a desired fuel/air ratio is obtained despite a change in characteristics due to a change in the state of the oxygen density sensor, therefore, it can be controlled for the desired fuel-air ratio very precisely and for a long period of time. When the fuel-air ratio is kept rich, no output characteristic change of the O₂ sensor is decided in detail. Such a decision is made, for example, when a fuel-air ratio is kept lean with a fuel supply cut-off state lasting for a long time. In this case, as is clear from Fig. 7, the more deterioration of the O₂ sensor progresses, the higher an output voltage value of the O₂ sensor becomes and hence a characteristic of Δλ, and if a difference in the output voltage is compensated, it may be stored in advance in a ROM 22b.
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